SISTEME ELECTROMECANICE NOTIUNI INTRODUCTIVE STRUCTURA SISTEMELOR ELECTROMECANICE SISTEME ELECTROMECANICE TIPICE

1. SISTEME ELECTROMECANICE • NOTIUNI INTRODUCTIVE • STRUCTURA SISTEMELOR ELECTROMECANICE • SISTEME ELECTROMECANICE TIPICE • ELEMENTE DE PROIECTARE A SISTEMELOR ELECTROMECANICE • COMANDA, REGLAJUL SI CONTROLUL IN SISTEMELE ELECTROMECANICE • MONITORIZARE, TESTARE SI DIAGNOZA IN SISTEME ELECTROMECANICE TPSEM - CURS 1

2. NOTIUNI INTRODUCTIVE TPSEM - CURS 1

3. Fuziune Turbina cu aburi Iluminare Electroliza Fotosinteza Motor electric Efect Joule Energie electrica Energie nucleara Energie chimica Energie mecanica Energie termica Energie luminoasa Generator electric Termo cuple Pile, baterii Combustie Compresie, frecare Reactii chimice CONVERSIA DE ENERGIE TPSEM - CURS 1

4. Observatie. 99% din energia electrica se realizeaza prin conversie mecano-electrica Conversia electromecanica are o gama larga de aplicatii, in domenii foarte variate. • conversie de energie Conversia electro-mecanica sau mecano-electrica • conversie de energie si semnal TPSEM - CURS 1

5. Centrale electrice Spitale Intreprinderi mici si mijlocii Scoli Platforme industriale Locuinte Transport TPSEM - CURS 1

6. CONVERSIA DE ENERGIE Avantajele conversiei electromecanice : - randament energetic ridicat - reversibilitate - fiabilitate si durata de viata - gama extinsa de puteri din domeniul W pana in domeniul GW - posibilitatea asigurarii, pe langa conversia de energie, a unei conversii de semnal • Dezavantajele conversiei electromecanice : • - dependenta de o retea de alimentare • puterea pe unitatea de volum sau de masa este mai scazuta decat anumite sisteme hidropneumatice, mecanice sau termice • - sistemele electromecanice prezinta pericolul electrocutarii pentru operatorul uman TPSEM - CURS 1

7. Sistem electromecanic • Ansamblul de dispozitive care transforma energia electrica in energie mecanica si asigura controlul energiei mecanice astfel obtinute Studiul SEM va face deci apel la elemente de analiză a circuitelor electrice şi magnetice şi a conversiei electromecanice. TPSEM - CURS 1

8. STRUCTURA SISTEMELOR ELECTROMECANICE TPSEM - CURS 1

9. COMANDĂ ŞI CONTROL BLOC DE ACTIONARE FORŢĂ BLOC DE ALIMENTARE CIRCUIT DE MĂSURĂ, COMANDA SI CONTROL BLOC CINEMATIC Subsistem mecanic BLOC DE LUCRU BLOC DE UNGERE TPSEM - CURS 1

10. bloc de alimentare – bloc de acţionare – bloc cinematic – bloc de lucru • Flux de energie - determină punerea în mişcarea elementelor blocului de lucru FORŢĂ CIRCUIT DE MĂSURĂ, COMANDA SI CONTROL BLOC DE ACTIONARE BLOC DE ALIMENTARE Subsistem mecanic BLOC CINEMATIC BLOC DE UNGERE BLOC DE LUCRU TPSEM - CURS 1

11. BLOC DE ACTIONARE BLOC CINEMATIC BLOC DE LUCRU bloc de lucru/bloc cinematic – bloc de comandă, reglare şi control – bloc de acţionare • Flux de semnal -are rolul de a modela energie mecanică transmisă blocului de lucru în concordanţă cu necesităţile şi cerinţele procesului tehnologic COMANDĂ, REGLARE ŞI CONTROL CIRCUIT DE MĂSURĂ, REGLARE, COMANDA SI CONTROL BLOC DE ALIMENTARE Subsistem mecanic BLOC DE UNGERE TPSEM - CURS 1

12. BLOCUL DE LUCRU • aici se executa operatiile pentru care este construit sistemul • aici apar solicitarile de baza • este blocul principal • determina puterea utila • dezvolta cuplurile/fortele de sarcina • utilizeaza in procesul de productie energia mecanica data de sistemul de antrenare sub parametrii transferati de organul de transmisie TPSEM - CURS 1

13. Cuplu de datorat sistemului de transmisie Cuplu dat de masina de lucru Cuplu de frecare cu aerul Cuplu de sarcina = + + BLOCUL DE LUCRU CARACTERISTICI FUNDAMENTALE ALE MASINII DE LUCRU Caracteristica mecanica – variatia in functie de viteza a cuplului static de sarcina Diagrama de sarcina – variatia cuplului de sarcina in functie de timp TPSEM - CURS 1

14. BLOCUL DE LUCRU Sensul miscarii Criterii de clasificare a cuplurilor de sarcina Variatia cu viteza, pozitia si timpul TPSEM - CURS 1

15. Cupluri de sarcina reactive sau rezistive – sunt intotdeauna de semn contrar fata de sensul miscarii In functie de sensul miscarii Cuplu de frecare Cuplu datorat deformării plastice a pieselor prelucrate prin aşchiere, laminare Cupluri de sarcina potentiale – isi pastreaza semnul indiferent de sensul miscarii, putand avea un caracter oscilant fata de sensul miscarii Cuplu datorat gravitaţiei Cuplu datorat deformării elastice TPSEM - CURS 1

16.  Ms P Ms, P BLOCUL DE LUCRU 5 grupe de masini de lucru In functie de variatia cu viteza, pozitia si timpul GRUPA 1 – masini de lucru al caror cuplu de sarcina statica nu depinde de viteza unghiulara si de pozitie • Exemple : • carucioare si poduri rulante de viteza mica • masini de hartie si calandre • masini unelte cu viteza de taiere proportionala cu avansul de taiere • elevatoare la care greutatea sarcinii ramane aceeasi atat la ridicare cat si la coborare Puterea TPSEM - CURS 1

17.  Ms BLOCUL DE LUCRU GRUPA 2 – masini de lucru al caror cuplu de sarcina variaza in functie de viteza unghiulara • cuplu de sarcina ce creste liniar cu turatia • generator de c.c. cu excitatie independenta, debitand pe o rezistenta constanta, • calandrele pentru prelucrarea hartiei, • franele electromagnetice cu curenti turbionari) TPSEM - CURS 1

18.   Ms Ms BLOCUL DE LUCRU • cuplu de sarcina ce variaza dupa o parabola • pompe centrifuge, • ventilatoare, • suflante • cuplu de sarcina pentru masini de lucru la care forta de intindere si viteza materialului trebuie mentinute constante, independent de diametrul de infasurare • masini de infasurat hartie, tabla, banda) TPSEM - CURS 1

19. x BLOCUL DE LUCRU GRUPA 3 – masini de lucru care au cuplul rezistent variabil cu drumul • compresoare cu piston ; • foarfeci mecanice ; • razboaie de tesut ; • pompe de adancime pentru petrol. TPSEM - CURS 1

20. BLOCUL DE LUCRU GRUPA 4 – masini de lucru care au cuplul rezistent variabil cu viteza si drumul parcurs Datorita rezistentei aerului • Datorita: • fortelor de frecare la rulare; • modificarii fortei de tractiune din cauza pantei sau limitarii de viteza ; • micsorarii greutatii cablului • Vehicule electrice • Instalatii de extractie miniera fara echilibrarea funiei GRUPA 5 – masini de lucru care au cuplul rezistent variabil in timp • laminoare ; • defibratorul din industria hartiei ; • concasoare de piatra; • escavatoare. TPSEM - CURS 1

21. BLOCUL CINEMATIC BLOCUL CINEMATIC - totalitatea mecanismelor si lanţurilor cinematice care asigură transmiterea, transformarea sau reglarea mişcărilor principale şi secundare impuse blocului de lucru, precum şi valoarea mărimilor caracteristice SCHEMA CINEMATICA • Elemente: • mecanice; • pneumatice; • hidraulice; • electrice; • mixte. TPSEM - CURS 1

22. BLOCUL CINEMATIC Lanturi cinematice Lanturi principale Lanturi secundare Pentru miscari de rotatie Pentru miscari continue Pentru miscari rectilinii Pentru miscari intermitente TPSEM - CURS 1

23. BLOCUL CINEMATIC Lant cinematic simplu (realizeaza o transmitere si o transformare a unei marimi fizice date) M yi ye marime de iesire Raport de transfer marime de intrare TPSEM - CURS 1

24. BLOCUL CINEMATIC Lant cinematic complex Mk M1 M2 yi1 ye2 ye1 yek yi2 yik Raport de transfer TPSEM - CURS 1

25. BLOCUL CINEMATIC Raport de transfer dimensional (transmisii şurub-piuliţă) constant (transmisii prin curele sau roti dintate reglabil cu reglarea marimii de iesire cu reglarea marimii de iesire si de intrare • raportul de variaţie • capacitatea de reglare a lanţului • câmpul de variaţie TPSEM - CURS 1

26. BLOCUL CINEMATIC Asocierea lanturilor cinematice la realizarea a doua sau mai multor miscari concomitente (exemplu: pod rulant) • EXEMPLU: miscarile la un pod rulant • Ridicare – coborare carlig • Deplasare carucior dreapta – stanga, transversal • Deplasare pod inainte – inapoi, longitudinal • Conditii de respectat • Functionala: vitezele miscarilor corelate • Tehnologica: calitatea operatiilor de ridicare si transport • Economica: cat mai putine mecanisme folosite TPSEM - CURS 1

27. 1. Serie – legarea lanturilor componente se face prin intermediul unui mecanism de comutare, care poate fi cuplaj sau ambreiaj i1 i2 ic M1 M2 yi1 ye2 ye1 yi2 TPSEM - CURS 1

28. BLOCUL CINEMATIC 2. Paralela Neconditionata – lanturile sunt actionate de mecanisme de actionare diferite Conditionata – lanturile sunt actionate de acelasi mecanism de actionare i1 i1 Mact ye1 yi1 Mact ye1 yi M1 M1 Mact yi2 M2 M2 ye2 ye2 i2 i2 TPSEM - CURS 1

29. BLOCUL CINEMATIC 3. Mixta – urmareste obtinerea unei singure marimi de iesire sau a mai multora i1 isumator Mact ye1 yi1 M1 ye2 Mact yi2 M2 i2 Mecanisme diferentiale Mecanisme cu clichet Sumatoare Mecanisme cu cuplaj Mecanisme hidraulice TPSEM - CURS 1

30. BLOCUL CINEMATIC MECANISME DE TRANSMISIE – transmit si adapteaza miscarea la necesitatile blocului de lucru – trebuie sa asigure transmiterea energiei mecanice cu randament cat mai mare si cu adaptarea vitezei sistemului de antrenare la viteza masinii de lucru Puterea de transmisie Parametri principali Raportul de transmisie : i – raportul dintre turatia de intrare si turatia de iesire Turatia maxima : max Randamentul : T – raportul dintr puterea de iesire si puterea de intrare in sensul transmiterii miscarii TPSEM - CURS 1

31. BLOCUL CINEMATIC MECANISME FOLOSITE LA ALCĂTUIREA LANŢURILOR CINEMATICE • SIMPLE • DE REGLAJ A TURATIEI • PENTRU TRANSMITEREA INTERMITENTĂ A MIŞCĂRII • DE INVERSARE A SENSULUI DE ROTAŢIE • PENTRU TRANSFORMAREA MIŞCĂRII TPSEM - CURS 1

32. BLOCUL CINEMATIC • CUPLAJE DIRECTE • reprezinta cea mai simpla si mai ieftina solutie de cuplare • se poate folosi numai in cazul cand vitezele de rotatie ale motorului si masinii de lucru sunt egale Tipuri de cuplaje directe Cuplaj rigid, folosit intre doi arbori cu lagare de alunecare, daca piesele in miscare sunt echilibrate static si dinamic Cuplaj flexibil, care poate compensa anumite erori unghiulare ale arborilor unul fata de celalalt, cat si mici erori laterale sau de inaltime. Este folosit intre doi arbori unul cu lagare cu rulmenti si altul cu alunecare. TPSEM - CURS 1

33. BLOCUL CINEMATIC Angrenaje cu roti dintate – mecanisme simple, rigide TPSEM - CURS 1

34. BLOCUL CINEMATIC Roti dintate cu dinti drepti Roti dintate cu dinti inclinati - suprafata de contact mai mare - forte axiale reduse TPSEM - CURS 1

35. BLOCUL CINEMATIC Angrenaje de tip planetar TPSEM - CURS 1

36. v ω2 ω1 BLOCUL CINEMATIC Sisteme de transmisie prin curele sau lanturi – mecanism simplu, elastic Pot fi utilizate ca : - sisteme de actionare liniare - sisteme de transmisie cu modificarea vitezei TPSEM - CURS 1

37. Lagăr liniar v Şurub  p Piuliţă BLOCUL CINEMATIC Mecanism surub-piulita – mecanism rigid, cu modificarea tipului miscarii Mecanism roata melcata-surub cu bile - rigid, cu modificarea tipului miscarii TPSEM - CURS 1

38. BLOCUL CINEMATIC - viteza de rotatie v – viteza liniara L – pasul surubului • mişcări de translaţie de precizie ridicată, măsurabile cu exactitate, • raport de transfer cu valori în limite largi, • lipsa zgomotului în funcţionare • o rigiditate şi un randament foarte bune, ceea ce permite adaptarea lor la motoare electrice de curent continuu, motoare pas cu pas si la motoare hidraulice rotative. TPSEM - CURS 1

39. Cremalieră Pinion n α B Culisă A β Manivelă BLOCUL CINEMATIC Mecanism pinion-cremalierǎ - rigid, cu modificarea tipului miscarii Mecanism cu culisă oscilantă – rigid, cu modificarea tipului miscarii si autoinversare a sensului miscarii TPSEM - CURS 1

40. Bielă n Manivelă BLOCUL CINEMATIC Mecanism bielă-manivelă – rigid, cu modificarea tipului miscarii TPSEM - CURS 1

41. BLOCUL CINEMATIC CUPLAJE ELECTROMAGNETICE- permit modelarea fluxului de energie mecanica de la motorul electric spre masina de lucru prin semnale electrice de comanda de putere redusa TPSEM - CURS 1

42. 1 5 8 2 9 1 – corp de forma inelara  2 – bobina de excitatie 3 – inele de alimentare a bobinei  4 – arborele condus  5 – suprafata de frecare (forma de disc)  6 – arborele conductor  7 – bucsa dintata  8 – armatura  9 – resort 4 6 7 3 BLOCUL CINEMATIC Cuplaje electromagnetice cu frictiune • SOLUTII CONSTRUCTIVE pentru partea de cuplare mecanica: • - prin forta de frecare intre doua sau mai multe suprafete, supuse la o forta axiala; • - prin forte tangentiale, rezultate din descompunerea unei forte pe planuri inclinate (cuplaje cu dinti). TPSEM - CURS 1

43. BLOCUL CINEMATIC • AVANTAJE : • asigura protectia motorului electric la cupluri de sarcina periculos de mari, prin alunecarea partii conduse fata de cea conductoare ; • permite realizarea unor acceleratii mari de pornire ; • permite comanda de la distanta si automatizarea. • DEZAVANTAJE : • suprafetele de frecare trebuie curatate, pentru a impiedica scaderea coeficientului de frecare ; • datorita uzurii discurilor este necesara reglarea periodica a distantei dintre cele doua semicuple si dupa un timp inlocuirea discurilor de frecare ; • reglarea vitezei arborelui condus se poate realiza numai prin impulsuri, ceea ce implica uzura suplimentara a discurilor de frecare. TPSEM - CURS 1

44. 2 3 6 7 4 1 – arbore conducător  2 – bobina de excitaţie; 3 – semicupla conductoare 4 – semicupla condusă 5 - arbore condus 6 – întrefier 7 – inele de alimentare 8 – lagăr 1 5 8 BLOCUL CINEMATIC Cuplaje electromagnetice cu pulbere - realizeaza legatura dintre arborele conducator si condus prin intermediul unei suspensii de material feromagnetic in ulei - fier carbonil sau fier pulverizat - aliaj pulverizat de otel cu nichel sau crom amestecat cu oxid de magneziu, sticla fin dispersata, etc. TPSEM - CURS 1

45. BLOCUL CINEMATIC • AVANTAJE : • timp de actionare mai mic si datorita inertiei mai scazute a semicuplei conduse ; • uzura mai mica, in regim de alunecare ; • randament mai ridicat. • DEZAVANTAJE : • constructie relativ complicata, datorita etanseitatii superioare ; • la viteze mari, sub actiunea fortei centrifuge, apare o functionare nestabila sau griparea ; • - caracteristicile mecanice sunt determinate de imbatranirea amestecului, fenomen care impune si reimprospatarea amestecului la fiecare 1500 ore de functionare TPSEM - CURS 1

46. 1 2 4 6 5 3 BLOCUL CINEMATIC • Cuplaje electromagnetice cu alunecare de tip: • - asincron, daca exista o infasurare in colivie pe semicupla conductoare ; • -sincron, daca pe suprafata dinspre intrefier semicupla conducatoare este prevazuta cu dinti ; • - cu curenti turbionari, daca semicupla conducatoare se executa din otel masiv . 1 – semicupla conducătoare  2 – semicupla condusă 3 – înfăşurarea de excitaţie alimentată în c.c.  4 - inele de contact 5 - arbore conducător  6 – arbore condus TPSEM - CURS 1

47. BLOCUL CINEMATIC • AVANTAJE : • nu au piese supuse uzurii ; • nu necesita intretinere ; • permit modificarea turatiei ; • protejeaza mult mai bine motorul electric. • DEZAVANTAJE : • dimensiuni de gabarit si greutate mai mari ; • inertie mai mare ; • caracteristicile sunt influentate de incalzire. TPSEM - CURS 1